CN109112593A - 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置 - Google Patents

一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109112593A
CN109112593A CN201811175708.5A CN201811175708A CN109112593A CN 109112593 A CN109112593 A CN 109112593A CN 201811175708 A CN201811175708 A CN 201811175708A CN 109112593 A CN109112593 A CN 109112593A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polishing wheel
polishing
magnetorheological
workpiece
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811175708.5A
Other languages
English (en)
Inventor
范晖
赵阳培
王善奎
郭华锋
邹伟
王林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Normal University
Original Assignee
Jiangsu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Normal University filed Critical Jiangsu Normal University
Priority to CN201811175708.5A priority Critical patent/CN109112593A/zh
Publication of CN109112593A publication Critical patent/CN109112593A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/005—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes using a magnetic polishing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/10—Agitating of electrolytes; Moving of racks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
    • C25D5/52—After-treatment of electroplated surfaces by brightening or burnishing

Abstract

发明公开了一种简单易行的磁流变‑射流电沉积复合加工装置，提供了数控平台的选择范围、设计简单的工作液循环系统、组合夹具，工作液回收装置，磁场控制装置，抛光轮及其传动装置固定装置，并制定了简单易行的操作原则和方法。

Description

一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置。
背景技术
先进表面工程技术领域，射流电沉积技术是一种具有较好应用前景的低成本涂层制作方法，具有工艺简单、加工速度快、操作方便、镀层种类多等优点，对于薄壁零件和损伤量较小零件的修复具有其它技术(如堆焊、激光、喷涂等)无法比拟的优势。不过由于电沉积加工中存在着固有缺陷影响了沉积层的加工质量，边缘效应导致的沉积不均匀即是其中突出的一个。边缘效应是指在复杂几何特征下沉积时，由于电场分布不均匀，造成局部优势生长，晶粒粗大，形成枝状晶甚至结瘤等沉积衍生物，导致沉积层整平性较差，质量恶化。
为了获得晶粒细化且表面光整的沉积层，技术人员采取了许多方法，这包括：1.对沉积面进行整平化机加工后处理，如铣削、磨削或电火花线切割电沉积表面。该法可保证尺寸要求，但延长了加工时间，易造成沉积层分层剥离，存在质量隐患；2. 采用改善电沉积中浓差极化和电化学极化以及强制平衡电场的方式（包括增大溶液导电能力、强制搅拌、配置辅助阳极或辅助阴极、调节阴阳极距离等），但需要大量的经验数据和模拟仿真，缺乏通用性；3.游离微珠辅助磨技术、研磨射流电沉积技术也有助于改善此问题。但该法但多用于回转体的外壁加工，涉及平面、内壁、内孔或非规则型面则未见诸报导。
综合以上介绍，在现有的电沉积辅助整平方法并不理想，存在方法简便但效果不明显，或者效果良好但装置复杂、可操作性低，极大的限制了电沉积技术的广泛应用，且沉积层的表面会随着沉积时间的延长使沉积质量变差，进而影响材料的致密性和均匀性。
目前，光学精密加工中使用的磁流变抛光技术为电沉积加工质量的提高提供了可能的解决思路。磁流变抛光技术(Magnetorheological Finishing,MRF)是利用磁流变抛光液在磁场中流变性进行抛光的一种超精密加工方法。磁流变液主要由离散的微米级磁性颗粒、抛光粉和载液等组成。在无外加磁场时，磁性微粒无规则分布，磁流变液为可流动液体状态；而在外加磁场作用下，磁性微粒呈链状分布，表现为类似固体的性质；撤除磁场后，又会立刻恢复原液体性质。磁流变抛光技术正是利用磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变而形成的具有粘塑行为的柔性“小磨头”与工件之间快速的相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。与传统抛光方法相比，磁流变抛光技术可实现近零亚表面损伤和纳米级精度抛光，通常可作为光学零件加工的最后一道工序。
通过将磁流变抛光技术与射流电沉积技术相类比，不难发现二者有比较重要的相似之处：1. 二者都通过液体射流进行加工，即通过喷嘴将加工液体介质-磁流变液和电解液以一定速度喷向加工表面，完成加工过程；2. 加工液体中都含有微粒。磁流变液中含有磁性微粒，可用于对加工面凸起部位进行铣削、磨削，而电解液射流中也可混杂复合颗粒，例如氧化铝和碳化硅等微纳尺度陶瓷微粒，或可作为增强相共沉积加入沉积层内部提高沉积层力学性能，或可通过改善电场分布和结晶过程来细化晶粒，达到光整沉积表面的目的。此类应用已有诸多报道；3. 加工目的基本类似，都是为获得平整、致密、质量较好的加工表面。射流电沉积的加工特点是可以获得极高的极限电流密度，从而提高过电位和形核率，减小晶粒尺寸，得到细化致密的沉积表面。而磁流变抛光技术则是利用微小颗粒对加工表面实现微量去除。只不过从加工效果上有所区别，射流电沉积属于增材加工范畴，而磁流变抛光则为减材加工加工领域，但同时这也为二者的互补提供了可能。
综上三点相似之处不难发现，磁流变抛光具有的柔性、可控性、以及对工件表面的保护性为射流电沉积高速沉积后带来的镀层均匀性问题提供了有效的解决途径。同时，二者的加工方式都属于射流性特殊加工，导致加工设备比较类似，都具有喷嘴、含有一定微粒的工作液、以及液体循环、回收装置，这一相似性为二者的结合提供了可靠的客观基础。因此，我们的技术构想是将二者有机结合，形成一种新的复合加工技术，加工过程中主要包含两个工作环节：1.电沉积环节，喷嘴将电解液喷射在阴极表面，经过通电产生射流电沉积涂层；2.去除环节。通过磁流变去除机理，电解液中的磁微粒在抛光轮的作用下铣削抛光电沉积中产生的微观凸起。因为射流电沉积镀覆加工基本上采取的是往复扫描、逐层增厚的方式，根据上述考虑，可以根据加工要求，反复、依次执行这两个工作环节，通过边沉积边抛光的方式，有效减小了以往射流电沉积加工过程中单层的不平整累积叠加不断放大的问题根源，减轻乃至消除了边缘效应带给沉积层的质量影响。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种简单易行的磁流变-射流电沉积复合加工装置，提供了数控平台的选择范围、设计简单的工作液循环系统、组合夹具，工作液回收装置，磁场控制装置，抛光轮及其传动装置固定装置，并制定了简单易行的操作原则和方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种平面加工的磁流变-射流电沉积装置，包括工作平台、喷嘴系统、抛光轮及其传动模块、磁场发生模块、工件装夹模块、循环模块。
所述数控平台为可实现X向和Y向数控运动的工作台；
所述的喷嘴系统采用工程塑料制成，由阳极腔和喷嘴两部分组成，阳极腔的上端密封垫圈和密封盖固定密封，中间固定有阳极棒，下端通过连接管与喷嘴相连，工作状态下工作液从阳极腔进液口流入从喷嘴喷出，喷嘴向下延长方向应与抛光轮曲面切面方向重合，保证喷射出工作液与抛光轮曲面重合；
所述的抛光轮及其传动模块由抛光轮和传动装置两部分组成，工作液液由抛光轮带出流经抛光区对工件进行抛光，传动装置调节抛光轮转速，保证抛光轮的平稳转动，抛光轮尺寸由喷嘴与阴极距离调节确定，直径范围在20-30mm，抛光轮和工件之间要形成一个可调间隙；
所述的磁场发生模块由铁芯，线圈和可控电源组成，通过电流调节磁场的强度，磁场发生模块为左右对称配置，放置在抛光轮两侧；
所述的工件装夹模块由工件夹具和主轴连接体组成，夹紧工件保证工件加工平稳；
所述的循环模块由液体回收罐和泵体组成
所述工作液由电解质及磁流变液成分构成。电解液的成分和和工艺参数分别为：五水硫酸铜，浓硫酸，磁流变液由主要成分包括羰基铁粉，金刚石颗粒，羧甲基纤维素钠，溶质为蒸馏水，以上成分经充分溶解、搅拌在室温下制成。
一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法，
首先进行下列准备工作：抛光轮进行定向旋转，其旋转切线方向与工作液接触方向设为同向；启动工作台，使工作台移动方向与抛光轮切线方向垂直；启动磁场发生装置，形成磁流变状态的必要磁场；启动泵，使工作液（电解液/磁流变液）从喷嘴向下喷出到抛光轮外缘表面，流经抛光轮与工件形成的工作间隙；启动电源，使阳极棒接通正极，工件接通负极；
电结晶沉积环节，工作液中在沿着抛光轮流至阴极位置时，其中的电解液与磁流变液分流，金属阳离子接负电在阴极上沉积结晶；
在往复扫描工作，因为工作台进给方向向工作液侧移动，保证射流电沉积加工完成电沉积涂层环节，在经过微距移动后，已结晶的沉积层到达抛光轮与工件形成的工作间隙。在此处，磁场的作用在此处产生一个缎带突起，形成“柔性抛光膜”，对工件材料进行微观整平去除；
磁流变液在通过工作间隙之后，流入回收装置，进入工作液回收罐，并经泵输送经管道再次送入阳极腔；
由于磁场发生器装置的实现，通过调节电流大小可以控制“柔性抛光膜”的形状、大小和硬度等特征，以及工件与抛光轮的间隙能够实现微小区域的抛光，提高抛光精度和表面质量；
整个加工过程均由数控程序设定：该程序中应包含扫描次数、扫描距离、Z轴随动位置（调节喷嘴到基体的距离）、磁场发生器启动频率（可由脉冲电源控制，达到间断）、泵的工作启停频率等设定。
工艺参数：矩形喷嘴口径10×1mm，喷嘴与阴极距离为20-30mm，电流密度在200-500A/dm2之间，工作液流速200-300L/h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1）利用磁流变抛光与射流电沉积同为射流加工的相同点，将二者加工机理巧妙结合互补，利用同一设备（喷嘴、工作液回收装置、循环装置）同时进行两种加工，确保在叠层加工中即时去除沉积衍生物，确保表面光滑、提高沉积质量的效果。
2）在常规电解液中加入磁性磨粒成分，同时构成具有电解液和磁流变液两种成分的混合工作液，达到射流电沉积和磁流变抛光的复合加工效果。
3）磁场发生器装置的实现，通过调节电流大小、工件与抛光轮的间隙可以控制“柔性抛光膜”的形状、大小和硬度等特征，通过控制能够实现微小区域的抛光，这就是提高抛光精度和表面质量。
4）工作液中在沿着抛光轮流至阴极位置时，其中的电解液与磁流变液分流，金属阳离子接负电在阴极上沉积结晶。磁性磨粒则随磁场磁流变化，贴附在抛光轮表面。
5）应保证喷出的电解液与抛光轮转速同向，工作台移动方向与抛光轮旋转方向相反，以达到如下效果：首先产生射流电沉积涂层，然后在经过微距移动后，沉积层到达抛光轮与工件形成的工作间隙，在此处实现磁流变抛光加工。
6）在数控程序中，应包含扫描次数、扫描距离、Z轴随动位置（调节喷嘴到基体的距离）、磁场启动时间（脉冲控制，达到间断、喷射往复扫描时返回时控制泵是否停止喷液等信息。可根据加工目标，灵活综合控制沉积层数和抛光效果。
附图说明
图1为磁流变-射流电沉积复合加工设备示意图；
图2为本发明加工现场示意图；
图3为复合加工机理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明以现有普通数控铣床为平台，设计了一种简单易行的磁流变-射流电沉积复合加工装置，提供了数控平台的选择范围、设计简单的工作液循环系统、组合夹具，工作液回收装置，磁场控制装置，抛光轮及其传动装置固定装置，并制定了简单易行的操作原则和方法，如附图1所示，具体步骤如下：
1）数控平台的选择。工作平台：可实现X向和Y向数控运动的工作台，工作台尺寸450×160mm(X/Y)，工作台工作行程:175×300mm(Y/X)，工作台重复定位精度(X、Y向)为+0.02mm/300mm，工件最大重量(包括夹具)为40KG。符合上述要求的商用或教学用小型数控铣床基本可满足该要求，如附图1所示。
2) 喷嘴系统采用工程塑料制成，由阳极腔和喷嘴两部分组成，阳极腔的上端密封垫圈和密封盖固定密封，中间固定有阳极棒。下端通过连接管与喷嘴相连。工作状态下电解液从阳极腔进液口流入从喷嘴喷出。喷嘴向下延长方向应与抛光轮曲面切面方向重合，保证喷射出工作液与抛光轮曲面重合；
3) 抛光轮及其传动模块由抛光轮和传动装置两部分组成。磁流变液由抛光轮带出流经抛光区对工件进行抛光，传动装置调节抛光轮转速，保证抛光轮的平稳转动，抛光轮尺寸由喷嘴与阴极距离调节确定，直径范围在20-30mm。抛光轮和工件之间要形成一个可调间隙，约5-10mm，如附图2所示；
4)磁场发生模块由铁芯，线圈和可控电源组成，通过电流调节磁场的强度。磁场发生模块为左右对称配置，放置在抛光轮两侧，如附图2所示；
5)工件装夹模块由工件夹具和主轴连接体组成，夹紧工件保证工件加工平稳，如附图1所示；
6）工作液由电解质及磁流变液成分构成。电解液的成分和和工艺参数分别为：五水硫酸铜，浓硫酸。磁流变液由主要成分包括羰基铁粉，金刚石颗粒，羧甲基纤维素钠。溶质为蒸馏水。以上成分经充分溶解、搅拌在室温下制成；
7）循环模块由液体回收罐和泵体组成，如附图1所示；
8) 工作时，首先进行下列准备工作（附图3a所示）：抛光轮进行定向旋转，其旋转切线方向与工作液接触方向设为同向；启动工作台，使工作台移动方向与抛光轮切线方向垂直；启动磁场发生装置，形成磁流变状态的必要磁场；启动泵，使工作液（电解液/磁流变液）从喷嘴向下喷出到抛光轮外缘表面，流经抛光轮与工件形成的工作间隙；启动电源，使阳极棒接通正极，工件接通负极；
9）工艺参数：矩形喷嘴口径10×1mm，喷嘴与阴极距离为20-30mm，电流密度在200-500A/dm2之间，工作液流速200-300L/h。此区间为经验参数供参考之用，可根据实际工况将具体参数在此范围内调节、选择，如附图2所示；
10）电结晶沉积环节。工作液中在沿着抛光轮流至阴极位置时（附图3a所示），其中的电解液与磁流变液分流，金属阳离子接负电在阴极上沉积结晶；
11）在往复扫描工作，因为工作台进给方向向工作液侧移动（附图3b所示），保证射流电沉积加工完成电沉积涂层环节，在经过微距移动后，已结晶的沉积层到达抛光轮与工件形成的工作间隙。在此处，磁场的作用在此处产生一个缎带突起，形成“柔性抛光膜”，对工件材料进行微观整平去除，达到抛光的目的（附图3c所示）；
12）磁流变液在通过工作间隙之后，流入回收装置，进入工作液回收罐，并经泵输送经管道再次送入阳极腔；
13)由于磁场发生器装置的实现，通过调节电流大小可以控制“柔性抛光膜”的形状、大小和硬度等特征，以及工件与抛光轮的间隙能够实现微小区域的抛光，提高抛光精度和表面质量；
14）整个加工过程均由数控程序设定：该程序中应包含扫描次数、扫描距离、Z轴随动位置（调节喷嘴到基体的距离）、磁场发生器启动频率（可由脉冲电源控制，达到间断）、泵的工作启停频率等设定。这些信息应根据实际加工要求进行调整取得最优效果。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明
在试件不锈钢板1Cr18Ni9Ti尺寸为100mm×10mm×1mm，表面上使用附图1电沉积设备加工方法制备铜沉积层，其操作步骤如下：
1）对不锈钢1Cr18Ni9Ti进行表面处理，依次抛光、除油、钝化、水洗、干燥。
2）配置电解液。本实施方式中电解液的组成成分和和工艺参数分别为：
CuSO4·5H2O 250g/L，98%浓硫酸50g/L，电解液温度为25℃。电解液均用分析纯或化学纯试剂加蒸馏水配制而成。磁流变液主要成分包括微米级羰基铁粉，金刚石颗粒，羧甲基纤维素钠。溶质为蒸馏水混入的微粒为微米三氧化二铝颗粒，粒度10微米，纯度大于99.99%。
3）电沉积参数选择为电流密度300A/dm2，电解液流速300L/h，沉积时间为120分钟。
引用不均匀度σ来描述沉积层的不均匀性，
式中：h max表示沉积层的最大值，h min表示沉积层的最小值，h av表示沉积层的平均值。
表1不同加工条件下沉积层高度及硬度值的统计
加工条件 平均值(mm) 最小值(mm) 最大值(mm) 不均匀度 硬度（GPa）
射流电沉积 0.421 0.364 0.491 0.301 2.2
磁流变-射流电沉积复合加工 0.357 0.345 0.368 0.064 2.9
由上表可见，相对于普通射流电沉积，磁流变-射流电沉积复合加工后的表面不均匀度明显减小、显微硬度显著提高，这说明磁流变和射流电沉积复合加工对于改善沉积质量、整平性以及提高力学性能都具有明显效果。
与目前已知方法相比，具有以下优点：
1）利用磁流变抛光与射流电沉积同为射流加工的相同点，利用同一设备（喷嘴、工作液回收装置、循环装置）同时进行两种加工，将二者加工机理巧妙结合并互补，实现电沉积之后即时去除沉积衍生物，在逐层加工中有效改善沉积质量、提高了沉积层的整平性。
2）避免了传统电沉积层在二次加工后需进行整平处理的繁琐程序，简化了加工工艺环节，缩短了加工时间，提高了加工效率。
3）以射流形式在工件表面进行定域沉积和定域抛光，具有精准加工的特点。
4）基于磁场方式实现微粒对沉积层的磨削，通过对电流大小、频率的控制，可实现对电沉积加工表面定量抛光处理，提高了电沉积的加工精度。
5)工件装夹方便，特别适用于大尺寸、大质量工件的平面加工，工件可直接置于工作台上，而不需要专门夹具。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种平面加工的磁流变-射流电沉积装置，其特征在于，包括工作平台、喷嘴系统、抛光轮及其传动模块、磁场发生模块、工件装夹模块、循环模块。
2.根据权利要求1所述的一种平面加工的磁流变-射流电沉积装置，其特征在于，所述数控平台为可实现X向和Y向数控运动的工作台；
所述的喷嘴系统采用工程塑料制成，由阳极腔和喷嘴两部分组成，阳极腔的上端密封垫圈和密封盖固定密封，中间固定有阳极棒，下端通过连接管与喷嘴相连，工作状态下工作液从阳极腔进液口流入从喷嘴喷出，喷嘴向下延长方向应与抛光轮曲面切面方向重合，保证喷射出工作液与抛光轮曲面重合；
所述的抛光轮及其传动模块由抛光轮和传动装置两部分组成，工作液液由抛光轮带出流经抛光区对工件进行抛光，传动装置调节抛光轮转速，保证抛光轮的平稳转动，抛光轮尺寸由喷嘴与阴极距离调节确定，抛光轮和工件之间要形成一个可调间隙；
所述的磁场发生模块由铁芯，线圈和可控电源组成，通过电流调节磁场的强度，磁场发生模块为左右对称配置，放置在抛光轮两侧；
所述的工件装夹模块由工件夹具和主轴连接体组成，夹紧工件保证工件加工平稳；
所述的循环模块由液体回收罐和泵体组成。
3.根据权利要求1所述的一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法装置，其特征在于，所述工作液由电解质及磁流变液成分构成，电解液的成分和和工艺参数分别为：五水硫酸铜，浓硫酸，磁流变液由主要成分包括羰基铁粉，金刚石颗粒，羧甲基纤维素钠，溶质为蒸馏水，以上成分经充分溶解、搅拌在室温下制成。
4.一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法，其特征在于：
首先进行下列准备工作：抛光轮进行定向旋转，其旋转切线方向与工作液接触方向设为同向；启动工作台，使工作台移动方向与抛光轮切线方向垂直；启动磁场发生装置，形成磁流变状态的必要磁场；启动泵，使工作液从喷嘴向下喷出到抛光轮外缘表面，流经抛光轮与工件形成的工作间隙；启动电源，使阳极棒接通正极，工件接通负极；
电结晶沉积环节，工作液中在沿着抛光轮流至阴极位置时，其中的电解液与磁流变液分流，金属阳离子接负电在阴极上沉积结晶；
在往复扫描工作，因为工作台进给方向向工作液侧移动，保证射流电沉积加工完成电沉积涂层环节，在经过微距移动后，已结晶的沉积层到达抛光轮与工件形成的工作间隙；
在此处，磁场的作用在此处产生一个缎带突起，形成“柔性抛光膜”，对工件材料进行微观整平去除；
磁流变液在通过工作间隙之后，流入回收装置，进入工作液回收罐，并经泵输送经管道再次送入阳极腔；
由于磁场发生器装置的实现，通过调节电流大小可以控制“柔性抛光膜”的形状、大小和硬度等特征，以及工件与抛光轮的间隙能够实现微小区域的抛光，提高抛光精度和表面质量；
整个加工过程均由数控程序设定：该程序中应包含扫描次数、扫描距离、Z轴随动位置、磁场发生器启动频率、泵的工作启停频率设定。
5.根据权利要求4所述的一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法，其特征在于，工艺参数：矩形喷嘴口径10×1mm，喷嘴与阴极距离为20-30mm，电流密度在200-500A/dm2之间，工作液流速200-300L/h。
CN201811175708.5A 2018-10-10 2018-10-10 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置 Pending CN109112593A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811175708.5A CN109112593A (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811175708.5A CN109112593A (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109112593A true CN109112593A (zh) 2019-01-01

Family

ID=64857602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811175708.5A Pending CN109112593A (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109112593A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110616447A (zh) * 2019-09-24 2019-12-27 江苏师范大学 一种针对球阀密封副进行表面强化处理的设备及其方法
CN111501080A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 徐敬 一种基于电场变换的无序电子镀覆设备
CN112917374A (zh) * 2021-03-19 2021-06-08 湖南大学 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置
CN113001266A (zh) * 2021-03-19 2021-06-22 湖南大学 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法
CN114055258A (zh) * 2021-11-19 2022-02-18 浙江师范大学 一种磁性抛光装置及磁性抛光控制方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101224556A (zh) * 2008-02-04 2008-07-23 东华大学 光学零件磁流变精密抛光系统和方法
CN101967421A (zh) * 2010-10-20 2011-02-09 中国兵器工业第五二研究所 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法
CN103333731A (zh) * 2013-06-08 2013-10-02 东南大学 一种磁流变液的制备方法
CN203344319U (zh) * 2013-04-09 2013-12-18 重庆绿色智能技术研究院 基于磁流变材料的3d打印快速成型装置
CN103801993A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 浙江师范大学 医用微型接骨螺钉磁刷式磁流变复合抛光机
CN103817941A (zh) * 2014-03-19 2014-05-28 西安科技大学 一种磁流变材料面成型的快速成型装置及方法
CN105682808A (zh) * 2013-08-19 2016-06-15 德克萨斯大学系统董事会 以纳米级精确度可程序化的沉积用户自定义外形的薄膜
CN105951141A (zh) * 2016-07-04 2016-09-21 江苏大学 一种三维表面喷丸射流电沉积制造方法及装置
CN106312796A (zh) * 2016-10-20 2017-01-11 广东工业大学 平坦化加工装置和单面及双面平坦化加工系统
CN106965041A (zh) * 2017-03-20 2017-07-21 广东工业大学 一种基于磁流变效应的线性抛光加工方法及其装置
CN107130272A (zh) * 2016-12-14 2017-09-05 江苏师范大学 一种简易的射流电沉积实验系统及控制方法
CN207464835U (zh) * 2017-03-20 2018-06-08 广东工业大学 一种基于磁流变效应的线性抛光加工装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101224556A (zh) * 2008-02-04 2008-07-23 东华大学 光学零件磁流变精密抛光系统和方法
CN101967421A (zh) * 2010-10-20 2011-02-09 中国兵器工业第五二研究所 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法
CN203344319U (zh) * 2013-04-09 2013-12-18 重庆绿色智能技术研究院 基于磁流变材料的3d打印快速成型装置
CN103333731A (zh) * 2013-06-08 2013-10-02 东南大学 一种磁流变液的制备方法
CN105682808A (zh) * 2013-08-19 2016-06-15 德克萨斯大学系统董事会 以纳米级精确度可程序化的沉积用户自定义外形的薄膜
CN103801993A (zh) * 2014-02-21 2014-05-21 浙江师范大学 医用微型接骨螺钉磁刷式磁流变复合抛光机
CN103817941A (zh) * 2014-03-19 2014-05-28 西安科技大学 一种磁流变材料面成型的快速成型装置及方法
CN105951141A (zh) * 2016-07-04 2016-09-21 江苏大学 一种三维表面喷丸射流电沉积制造方法及装置
CN106312796A (zh) * 2016-10-20 2017-01-11 广东工业大学 平坦化加工装置和单面及双面平坦化加工系统
CN107130272A (zh) * 2016-12-14 2017-09-05 江苏师范大学 一种简易的射流电沉积实验系统及控制方法
CN106965041A (zh) * 2017-03-20 2017-07-21 广东工业大学 一种基于磁流变效应的线性抛光加工方法及其装置
CN207464835U (zh) * 2017-03-20 2018-06-08 广东工业大学 一种基于磁流变效应的线性抛光加工装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110616447A (zh) * 2019-09-24 2019-12-27 江苏师范大学 一种针对球阀密封副进行表面强化处理的设备及其方法
CN111501080A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 徐敬 一种基于电场变换的无序电子镀覆设备
CN111501080B (zh) * 2020-05-26 2021-08-06 青岛维轮智能装备有限公司 一种基于电场变换的无序电子镀覆设备
CN112917374A (zh) * 2021-03-19 2021-06-08 湖南大学 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置
CN113001266A (zh) * 2021-03-19 2021-06-22 湖南大学 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法
CN114055258A (zh) * 2021-11-19 2022-02-18 浙江师范大学 一种磁性抛光装置及磁性抛光控制方法
CN114055258B (zh) * 2021-11-19 2023-04-18 浙江师范大学 一种磁性抛光装置及磁性抛光控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109112593A (zh) 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置
CN109355688A (zh) 一种基于磁流变-射流电沉积原理的曲面加工装置及其方法
CN105970260B (zh) 一种在喷射电沉积加工过程中改善均匀性的方法
CN103173840B (zh) 一种磨削用电镀金刚石砂轮的制备方法
CN107866615B (zh) 一种组合电极电解机械磨抛复合加工装置及方法
CN104816056B (zh) 一种电解‑磁力研磨复合光整硬质材料的方法及其装置
CN103590076B (zh) 一种激光强化电沉积快速成形加工装置及方法
MXPA04011940A (es) PROCESO PARA GALVANOPLASTIA METáLICA Y CHAPAS COMPUESTAS DE MATRIZ MATáLICA, RECUBRIMIENTOS Y MICROCOMPONENTES.
Hsue et al. Toward synchronous hybrid micro-EDM grinding of micro-holes using helical taper tools formed by Ni-Co/diamond Co-deposition
CN101716748A (zh) 一种硬脆难加工材料的在线电解修锐高速深磨磨削方法
CN104191340A (zh) 基于非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工装置
CN102079066B (zh) 一种电化学与磁性研磨复合的复合加工系统
CN108188511A (zh) 电解铣磨高效粗精加工一体化加工方法
CN103590080A (zh) 一种激光强化喷射电沉积快速成形加工装置及方法
CN107511546B (zh) 微细电解线切割加工间隙电沉积辅助测量方法
CN106048693A (zh) 一种基于移动阳极的超临界复合电镀加工钻头方法
CN103072048A (zh) 用于在线电解修锐金属结合剂丸片研磨加工的电解装置
CN101342622A (zh) 嵌片式复合工具及电化学机械复合加工装置及其加工方法
CN106312208A (zh) 辅助阳极电解磨铣加工系统及方法
CN110340472A (zh) 一种金属件微细结构磨料射流电化学加工系统与方法
CN110722410A (zh) 陶瓷材料阶梯轴类零件切入式无心磨削加工方法及装置
CN103624684A (zh) 一种锯齿加工用金属结合剂超硬磨料成型砂轮电火花修整装置
CN104308298A (zh) 加工超薄超硬导电材料的高精度数控电解磨削机床
Zhang et al. Experimental study on internal cylindrical grinding of bearing steel with electrolytic in-process dressing grinding
CN110842308A (zh) 一种原位共液电化学复合加工装置与方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190101